光电隔离器（opto-coupler）亦称光隔离器，简称光耦，是一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件。光耦合器于1966年问世，发展于70年代，它以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，是目前种类最多、用途最广的光电器件之一。光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。

一、光耦特点

光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。

1、工作原理

光耦合器一般由三部分组成：光发射、光接收及信号放大。其中，用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管，光接收器为光敏三极管。

输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，便形成一个光源。该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。
 
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，所以在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

2、结构特点

光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。

光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。从结构上看，光电耦合的主要特点如下：
（1）输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于1010Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
（2）由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
（3）由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
（4）容易和逻辑电路配合。
（5）响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
（6）无触点、寿命长、体积小、耐冲击。

二、行业现状

光电耦合器在多种电子设备中的应用非常广泛。随着数字通信技术的迅速发展以及光隔离器和固体继电器等自动控制部件在机械工业中应用的不断扩大，特别是微处理器在各个领域中的应用推广（有时一台微机上的用量可达十几个甚至上百个）和产品性能的逐步提高，光电耦合器将向高速化、高性能，小体积，轻重量和高速度方向发展，应用市场将日益扩大。

目前，日本光电耦合器的市场虽不太大，但却以40%的年增长率增大，其主要原因是每一个程序控制器里都要用到20～30个甚至更多的光电耦合器。美国、日本两国生产的光电耦合器以红外发光二极管和光敏器件管组成的器件为主，该类器件大约占整个美、日两国生产的全部光电耦合器的60%左右。因为这种类型的器件不仅电流传输效率高（一般为7～30%），而且响应速度比较快（2～5μs），因而能够满足大多数应用场合要求。

1、Avago提供的光耦

作为业界领先者，Avago提供的光电耦合器在设计和制造方面都满足了工业应用的严格要求，其光电耦合器符合世界范围的法规标准，包括国际电工委员会(IEC)、美国安全检测实验室公司(UL)、加拿大标准协会(CSA)和欧盟(EN)的认证。

Avago的一些重点产品包括具有光电晶体管输出、数字和模拟输出、高速和高增益性能的光电耦合器。例如，塑料多通道双向数字光电耦合器，以及高速CMOS逻辑门、20MBd逻辑门、10MBd逻辑门、8MBd逻辑门、5MBd逻辑门、1MBd晶体管输出光电耦合器、100KBd达灵顿晶体管输出光电耦合器等塑料数字光电耦合器。Avago的塑料车用光电耦合器产品有车用10MBd逻辑门光电耦合器、车用1MBd逻辑门光电耦合器、塑料3.3V数字光电耦合器、塑料数字隔离器、固态继电器(MOSFET)、塑料电力线通信接口、塑料微型隔离放大器、塑料集成型门驱动光电耦合器、塑料智能功率模块接口光电耦合、塑料隔离线路接收器、塑料隔离20mA电流环路发射器-接收器、塑料AC-DC到逻辑接口光电耦合器、塑料高线性度模拟光电耦合器、塑料宽带模拟/视频光电耦合器、塑料通用光敏晶体管光电耦合器等。其中，HCPL-0738是一种新的15MBd CMOS光电耦合器，采用SOIC-8封装。

2、重庆光电技术研究所的双路高速高增益光电耦合器

近几年来，中国有关单位投入大量人力物力也研究和开发了各种光电耦合器件。例如，重庆光电技术研究所研制的由高速响应发光器件和逻辑输出型光接收放大器组成的厚膜集成双路高速高增益光电耦合器。

这种光电耦合器的输入端由两只GaAIAs侧面发光管组成，其输出端由两只Si-PIN光电探测器以及两个高速高增益线性放大电路组成。除此之外，重庆光电技术研究所还研制出了高速高压光电耦合器、GG2150I型射频信号光电耦合器、GG2060I型高压脉冲测量光电耦合器、GH1204U型高压光传输光电耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光电耦合器等。

3、横河电机公司

日本横河电机公司用GaAsP红外发光二极管作输入端，PIN光电二极管作接收端制成的三种高速光电耦合器的绝缘电压都在3000V以上，其中5082-43610型超高速数字光电耦合器和5082-4361型高共模抑制型光电耦合器的响应速度均可达到10Mb/s，它们的电流传输效率高达60%以上。

4、NEC公司

在日本电气公司（NEC）生产的高速光电耦合器中，PS2101型光电耦合器是一种通用的四脚扁平组件，它采用砷铝镓红外发光二极管和硅光电晶体管组合而成，并将其封装4×4.4×2立方毫米的体积之内，其响应速度为10μs。而PS2041和PS2042型光电耦合器则是将砷铝镓发光二极管和光电晶体管集成在同一衬底上的6脚封装组件，它们的大小为7.08×7.6×3.5mm3，响应时间为0.3μs。

三、光耦的应用
 
光电耦合器的主要用途是提供电气隔离和信号隔离，适于从供电和电机控制电路到数据通信和数字逻辑接口电路的一系列隔离应用，如电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

在高电压、磁场和噪音随处可见的工业环境中，可靠性对于避免停机和确保数据准确性非常重要。在这种环境中，电路设计人员使用光电耦合器来隔离高电压及不需要的信号。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，能够达到精密稳压目的。